[发明专利]一种基于动平台的特定动目标快速跟踪方法

摘要

本发明涉及一种基于动平台的特定动目标快速跟踪方法。融合激光雷达和视觉摄像机两种传感器的数据进行目标跟踪，首先依据激光雷达获取的运动目标速度、位置和尺寸等信息进行目标粗筛选，得到候选目标集合；然后裁剪候选目标对应的图像区域，基于SIFT匹配方法辨别特定动目标；最后在目标跟踪阶段，依据激光雷达获取的目标位置、速度和方向信息估计特定动目标位置，进行目标跟踪，如果跟踪失败再扩大跟踪范围，结合SIFT匹配辨别特定动目标进行跟踪。通过融合两类传感器数据进行动平台下的特定动目标跟踪，可以不仅提高跟踪准确率，而且提高跟踪效率。

主权项

1.一种基于动平台的特定动目标快速跟踪方法，融合激光雷达和视觉摄像机两种传感器的数据进行目标跟踪，其特征在于，首先依据激光雷达获取的运动目标速度、位置和尺寸信息进行目标粗筛选，得到候选目标集合；然后裁剪候选目标对应的图像区域，基于SIFT匹配方法辨别特定动目标；最后在目标跟踪阶段，依据激光雷达获取的目标位置、速度和方向信息估计特定动目标位置，进行目标跟踪，如果跟踪失败再扩大跟踪范围，结合SIFT匹配辨别特定动目标进行跟踪，具体步骤如下：步骤1、基于激光雷达和视觉摄像机的多传感器数据获取在动平台上安装两类目标感知传感器，分别是激光雷达和视觉摄像机，步骤2、基于激光雷达数据的目标粗筛选依据激光雷达数据进行目标粗筛选，得到候选目标集，筛选条件如下：(2.1)空间位置筛选条件仅选取动平台前方的目标作为候选目标，(2.2)目标属性筛选条件候选目标的速度要大于零，即候选目标为运动目标，目标的其他属性筛选条件根据实际采用的特定动目标的先验信息来确定；如果目标粗筛选失败，则标记跟踪失败，重新获取数据进行目标粗筛选；步骤3、基于视觉摄像机图像的目标细匹配对于每个候选目标，裁剪该候选目标在视觉摄像机当前帧图像中对应的目标区域图像，然后对每个候选目标区域图像进行目标细匹配处理，具体是：将每个候选目标区域图像与特定动目标模块图像进行SIFT特征匹配，匹配步骤为：Step3.1：生成尺度空间；Step3.2：检测空间极值点；Step3.3：寻找关键点并计算其方向；Step3.4：生成特征描述子；Step3.5：匹配关键点；依据匹配率指标来判别目标匹配是否成功，匹配率的计算方法为：其中，Nm是指Step3.5中匹配的关键点数量，N是指特定动目标模块图像中检测到的SIFT关键点数量；当匹配率r大于50％时，认为目标匹配成功，该目标即为待跟踪的特定动目标；步骤4、基于多传感器融合的目标跟踪策略当检测到特定动目标之后，制定以下跟踪策略进行目标跟踪，Step4.1：从激光雷达图像数据中获取检测到的特定动目标的当前位置、速度和方向信息；Step4.2：假定目标做匀速运动，计算下一时刻t目标的估计位置p；Step4.3：获取时刻t的激光雷达数据，查找位置p处是否存在运动目标，如果存在，认为该目标为跟踪的目标，标记跟踪成功，并记录目标位置，然后转到Step4.1；否则进入下一步；Step4.4：从激光雷达数据中查找目标估算位置p周围10m范围内的运动目标，如果只有一个运动目标，则认为该目标为跟踪目标，标记跟踪成功，并记录目标位置，然后转到Step4.1，否则进入下一步；Step4.5：获取时刻t的摄像机图像，从中裁剪上一步得到的运动目标区域的图像块，进行图像细匹配，如果匹配成功，则认为该图像块对应的运动目标为跟踪目标，标记跟踪成功，并记录目标位置，然后转到Step4.1；如果所有图像块都不满足图像细匹配条件，则认为跟踪失败，此时标记跟踪失败，重新获取数据进行目标粗筛选。